所有的植物、动物、藻类、真菌和原生生物都有共同的祖先——真核生物是单源性的!也就是说,植物、动物和真菌并非分别从不同的细菌演化而来,恰好相反:一个形态复杂的真核细胞种群在某个特定历史场合出现,而所有的植物、动物、藻类和真菌都演化自这个始祖种群。共同祖先,概念上就必须是单一的实体——不是指一个单独的细胞,而是一个单独的种群,其中所有的细胞本质上完全相同。
尼克·莱恩经典语录
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在细菌的简单与其他一切生命令人敬畏的复杂之间,只有一片无法解释的空白。一个演化的黑洞。
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在我看来,这就是位于当代生物学核心的两大未知问题:为什么生命以如此令人困惑的路径演化?为什么细胞的供能方式如此古怪?
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生命的实质在于结构(部分由基因和演化决定),但是生存(生长与繁殖)的实质在于环境,在于结构和环境如何相互关联。
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地球上所有的复杂生命拥有一个共同祖先,它从简单的细菌演化而来,在40亿年的漫长岁月中只出现了一次。
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第一个标准是这些发明必须让整个行星和生命世界发生变革。
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正如生物化学家艾伯特·圣哲尔吉(AlbertSzent-Györgyi)的诠释:生命不过是一个电子寻找归宿的过程。
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那个宿主细胞是一个古菌,属于古菌域。所有的古菌都是原核生物,顾名思义,它们没有细胞核,没有性别,没有包括吞噬作用在内的一切复杂生命特征。这个宿主细胞在形态方面几乎没有任何复杂度可言。然而,不知如何,它捕获了后来变成线粒体的细菌。自那之后,它才演化出了所有的复杂特征。如果事实的确如此,那么复杂生命的单一起源很可能有赖于对线粒体的获取,是线粒体触发了复杂生命的狂飙演化。
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庸碌的人们在地球上为了土地、石油和宗教信仰等琐事争吵不休,而这一切都在我们的认知面前黯然失色。
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真核细胞至少有两个部件来源于细菌内共生:线粒体(复杂细胞中的能量转换器)起源于α-变形菌,叶绿体(植物细胞的光合作用机器)起源于蓝细菌
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上古的神契不复存在;人类终于认识到,他在无知无觉的浩瀚宇宙中孤立无助,他的出现只是偶然的产物。何为他的天命,何为他的职责,更是无从索解。仰视天国的信念,还是沉入现实的混沌?他只能独自抉择。
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科学辩论中可能受到的最大侮辱,莫过于一个观点被评价为“连错误都算不上”——因为它无法证伪。
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从本质上来讲,所有的生命都由类似的“基础反应”所维持,这些反应自己“想要”发生,然后释放出能量去驱动其他的副反应,整个过程就形成了新陈代谢。所有的反应、所有的生命归结起来都是如此,是出于两个不平衡的分子并列在一起时,彼此趋向完全平衡的本能。
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把生命看作一种“低熵状态”,认为它比对应的有机物“浓汤”更加有序,这种观念并不完全准确。生命的组织和有序是以环境更加无序为代价的,而且后者付出的代价更高。
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所有的生命都由细胞组成(除了病毒,病毒只能活在细胞里);所有生命都有DNA承载的基因;所有的基因在编码蛋白质时,都使用同一套密码系统来编码氨基酸。此外所有的生命都使用同一套“能量货币”,叫作三磷酸腺苷,简称为ATP。
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薛定谔在书中提出了两个核心论点:首先,生命以某种方式抵抗着宇宙万物趋于崩坏的趋势,在局部抑制熵增(混乱),以此对抗热力学第二定律;其次,生命能在局部逃避熵增的诀窍隐藏在基因中。他猜测基因物质是某种“非周期性”的晶体,其晶格结构不做精确重复,因此可以作为“代码脚本”——这是该术语首次应用在生物学语境中。
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我们知道复杂细胞起源于40亿年演化史中的单一事件:一个古菌和一个细菌的内共生(图1)。
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但是科学找的不是例外,而是规律。让生命在地球上出现的规律,应该放诸宇宙而皆准。
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然而实际上,在太初世界的生物化学机制中,氧气所处的地位恰好相反:它具有强氧化性,是生命的毒药。
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马古利斯提出,复杂细胞不是经由“标准”的自然选择演化而来,而是通过一场合作共生的盛宴;细胞之间进行非常密切的合作,直到永久入住彼此体内。共生是指两个或更多物种之间一种长期的互动关系,通常伴随着物质和服务的交换。